本发明涉及控制装置、机器人以及机器人系统。
背景技术：
以往以来，进行着对具备机器人臂和安装于机器人臂的前端的末端致动器的工业用机器人的开发。作为该机器人的作业，有伴随着对对象物的接触的作业。例如，可举出对象物的加工作业等。对象物的加工伴随着一边使加工器具等末端致动器以希望的力按压到对象物一边使末端致动器在加工方向上移动的仿形动作。该仿形动作一般通过力控制和位置控制(包括速度控制)来进行。但是，仿形动作即使在加工方向的移动速度比较慢的情况下能相对于对象物追随性良好地动作，当加工方向的移动速度变快时，也会破坏基于位置控制的移动速度与用于达到力控制下的目标力的速度之间的平衡，对对象物的追随性易于降低。另外，希望在缩短生产节拍时间的基础上加快移动速度。
因此，为了按比较快的速度进行仿形动作，例如在专利文献1中公开了基于目标轨道按比较快的速度进行位置控制并反复进行多次该控制，从而修改目标轨道，基于由此修改后的高速用目标轨道进行仿形动作。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本特开2012－176477号公报
但是，在专利文献1的机器人控制中，不过仅设定有用于满足1个高速用目标轨道的仿形动作的条件，在包含对象物的尺寸不匀大的情况在内的希望通过目视确认机器人作业的完成程度的情况或者希望变更速度的情况下，导致追随性过好，存在尽管低速时是希望范围的一定力下的仿形动作但是高速时在保持一定力的按压力的情况下无法动作的问题，无法通过目标轨道修改进行应对。而且，在力控制中当按步骤执行程序时，结果会根据程序的停止时间的不同而不同，因此需要进行低速动作。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能通过以下方式来实现。
本发明的控制装置控制具有力检测部的机器人的驱动，其具有：机器人控制部，基于来自所述力检测部的输出，力控制所述机器人的驱动；速度系数设定部，设定所述机器人的速度系数；以及变更部，根据所述速度系数，变更所述力控制下的所述机器人的虚拟粘性系数的设定。
根据这种本发明的控制装置，根据速度系数进行虚拟粘性系数的变更，因此能减少沿着对象物表面的形状的方向的移动速度(以下也称为“移动速度”)与用于达到目标力(按压力)的速度之间的平衡的破坏。由此，能在将速度降低后进行参数调整直至能通过目视确认作业的程度为止，因此能与移动速度无关地缩短直至完成能实现对对象物的追随性优异的仿形动作的设定为止的时间。
在此，“仿形动作”是指在使机器人的希望部位或者由机器人保持的构件与对象物接触的原样下使机器人的希望部位沿着对象物表面的形状移动的动作。
在本发明的控制装置中，优选在所述速度系数设定部将作为所述速度系数的第一速度系数向第二速度系数变更设定的情况下，所述变更部将作为所述虚拟粘性系数的第一虚拟粘性系数变更为第三虚拟粘性系数，所述第二速度系数作为比所述第一速度系数大的所述速度系数，所述第三虚拟粘性系数作为比所述第一虚拟粘性系数小的所述虚拟粘性系数，在所述速度系数设定部将所述第一速度系数向第三速度系数变更设定的情况下，所述变更部将所述第一虚拟粘性系数变更为第二虚拟粘性系数，所述第三速度系数作为比所述第一速度系数小的所述速度系数，所述第二虚拟粘性系数作为比所述第一虚拟粘性系数大的所述虚拟粘性系数。
由此，即使通过速度系数的变更来变更移动速度，也能减少移动速度与用于达到目标力的速度之间的平衡的破坏，因而，能缩短直至完成进一步提高仿形动作的对对象物的追随性的设定为止的时间。
在本发明的控制装置中，优选所述变更部将所述虚拟粘性系数以与所述速度系数成反比的方式进行变更。
由此，能与移动速度无关地缩短直至完成进一步提高仿形动作的对对象物的追随性的设定为止的时间。
在本发明的控制装置中，优选所述变更部能根据所述速度系数来变更所述力控制下的所述机器人的虚拟质量系数的设定。
由此，即使通过速度系数的变更来变更沿着对象物表面的形状的方向移动的加速度(以下也称为“移动加速度”)，也能减少移动加速度与用于达到目标力的加速度之间的平衡的破坏，因而能缩短直至完成进一步提高仿形动作的对对象物的追随性的设定为止的时间。
在本发明的控制装置中，优选所述变更部将所述虚拟质量系数以与所述速度系数成反比的方式进行变更。
由此，能与移动加速度无关地缩短直至完成提高仿形动作的对对象物的追随性的设定为止的时间。
在本发明的控制装置中，优选所述控制装置具备显示控制部，所述显示控制部使显示部显示选择部，所述选择部选择是否执行由所述变更部进行的所述虚拟粘性系数的变更。
由此，作业者能通过操作在显示部中显示的选择部来容易地设定是否变更虚拟粘性系数。
本发明的机器人的特征在于，由本发明的控制装置控制。
根据这种本发明的机器人，能与移动速度无关地缩短直至完成适当地进行对对象物的追随性优异的仿形动作的设定为止的时间。
本发明的机器人系统的特征在于，具备：本发明的控制装置；以及机器人，被该控制装置控制，且具有力检测部。
根据这种本发明的机器人系统，能在控制装置的控制下与移动速度无关地缩短直至完成使机器人适当地进行对对象物的追随性优异的仿形动作的设定为止的时间。
附图说明
图1是本发明的优选的实施方式的机器人系统的概略侧视图。
图2是图1所示的机器人系统的系统构成图。
图3是用于说明图1所示的机器人的仿形动作的一例的图。
图4是用于说明图1所示的机器人的仿形动作的概略图。
图5是用于说明图1所示的机器人的仿形动作的概略图。
图6是表示在图2所示的显示装置中显示的进行速度系数的设定的窗口的图。
图7是表示在图2所示的显示装置中显示的具有选择部的窗口的图。
符号说明
1：机器人；5：控制装置；10：机器人臂；11：第一臂；12：第二臂；13：第三臂；14：第四臂；15：第五臂；16：第六臂；20：力检测部；30：末端致动器；31：前端；41：显示装置；42：输入装置；51：显示控制部；52：输入控制部；53：控制部；54：存储部；60：配线；80：对象物；90：设置部位；100：机器人系统；110：基台；120：电机驱动器；130：驱动部；131：位置传感器；171：关节；172：关节；173：关节；174：关节；175：关节；176：关节；411：选择列表；531：机器人控制部；532：取得部；533：速度系数设定部；534：变更部；801：表面；A：箭头；M1：箭头；M22：箭头；M23：箭头；C421：复选框；C422：复选框；C423：复选框；O1：第一转动轴；O2：第二转动轴；O3：第三转动轴；O4：第四转动轴；O5：第五转动轴；O6：第六转动轴；T11：点；T12：点；T13：点；T14：点；T15：点；T16：点；T21：点；T22：点；T23：点；T24：点；T25：点；T26：点；W410：窗口；W420：窗口。
具体实施方式
以下，基于附图所示的优选的实施方式，详细地说明本发明的控制装置、机器人以及机器人系统。
《机器人系统》
图1是本发明优选的实施方式的机器人系统的概略侧视图。图2是图1所示的机器人系统的系统构成图。此外，以下为了便于说明，将图1中的上侧称为“上”，将下侧称为“下”。另外，将图1中的基台侧称为“基端”，将与其相反的一侧(末端致动器侧)称为“前端”。另外，在图1中，为了便于说明，作为相互正交的3轴，图示出X轴、Y轴和Z轴。另外，以下，还将与X轴平行的方向称为“X轴方向”，还将与Y轴平行的方向称为“Y轴方向”，还将与Z轴平行的方向称为“Z轴方向”。另外，以下，将图示的各箭头的前端侧称为“+(正)”，将基端侧称为“－(负)”。另外，将图1的上下方向设为“铅垂方向”，将左右方向设为“水平方向”。在本说明书中，“水平”还包括在相对于水平为5°以下的范围内倾斜的情况。同样地在本说明书中，“铅垂”还包括在相对于铅垂为5°以下的范围内倾斜的情况。
图1所示的机器人系统100具备：机器人1和控制机器人1的驱动的控制装置5。
〈机器人〉
图1所示的机器人1是所谓的6轴垂直多关节机器人。机器人1具有：基台110；机器人臂10，连接到基台110；力检测部20，设于机器人臂10的前端部；以及末端致动器30，设于力检测部20的前端部。另外，如图2所示，机器人1具有：多个驱动部130，产生使机器人臂10驱动的动力(驱动力)；多个位置传感器131；以及多个电机驱动器120。
该机器人1能进行伴随着一边保持向对象物80的接触一边进行沿着对象物80的表面801的形状移动的仿形动作(基于阻抗控制的动作)的作业。作为该仿形作业，例如可举出切削作业或研磨作业等加工作业。
以下，说明机器人1的各部分。
基台110是将机器人1安装于任意的设置部位90的部分。此外，基台110的设置部位没有特别限定，例如可举出地板、墙壁、天花板、能移动的台车上等。
机器人臂10具有：第一臂11(臂)；第二臂12(臂)；第三臂13(臂)；第四臂14(臂)；第五臂15(臂)；第六臂16(臂)；以及六个关节171～176，具有将一个臂能转动支撑于另一个臂(或基台110)的机构。
基台110与第一臂11经由关节171连结，第一臂11能相对于基台110绕沿着铅垂方向的第一转动轴O1转动。另外，第一臂11与第二臂12经由关节172连结，第二臂12能相对于第一臂11绕沿着水平方向的第二转动轴O2转动。另外，第二臂12与第三臂13经由关节173连结，第三臂13能相对于第二臂12绕沿着水平方向的第三转动轴O3转动。另外，第三臂13与第四臂14经由关节174连结，第四臂14能相对于第三臂13绕与第三转动轴O3正交的第四转动轴O4转动。另外，第四臂14与第五臂15经由关节175连结，第五臂15能相对于第四臂14绕与第四转动轴O4正交的第五转动轴O5转动。另外，第五臂15与第六臂16经由关节176连结，第六臂16能相对于第五臂15绕与第五转动轴O5正交的第六转动轴O6转动。
在关节171～176分别设有：驱动部130，具有产生驱动力的电机(未图示)和将电机的驱动力减速的减速机(未图示)；以及位置传感器131(角度传感器)，检测驱动部130所具有的电机的旋转轴的旋转角度等(参照图2)。即，机器人1具有与6个关节171～176(或6个臂11～16)数量相同(在本实施方式中为6个)的驱动部130和位置传感器131。
作为驱动部130具有的电机，能使用例如AC伺服电机、DC伺服电机等伺服电机。作为驱动部130具有的减速机，例如能使用行星齿轮型减速机、波动齿轮装置等。各位置传感器131(角度传感器)具有检测各臂11～16的旋转状态(转动状态)的功能，作为位置传感器131，例如能使用编码器、旋转编码器等。
另外，各驱动部130经由电连接的多个(在本实施方式中为6个)电机驱动器120被控制装置5控制。此外，在本实施方式中，各电机驱动器120内置于基台110。
如图1所示，在第六臂16的前端部能装拆地安装有力检测部20。在本实施方式中，力检测部20设置在第六臂16与末端致动器30之间。该力检测部20是检测对末端致动器30施加的力(包括力矩)的力检测器(力觉传感器)。在本实施方式中，作为力检测部20，使用能检测相互正交的3个轴(x轴、y轴、z轴)方向的平移力成分Fx、Fy、Fz以及绕3个轴(x轴、y轴、z轴)的旋转力成分(力矩)Mx、My、Mz这6种成分的6轴力觉传感器。另外，力检测部20将与检测出的力有关的力检测信息(例如上述6种成分的信息)向控制装置5输出。此外，力检测部20不限于6轴力觉传感器，例如也可以是3轴力觉传感器等。
图1所示的末端致动器30是针对对象物80进行作业的器具。作为末端执行器30，例如能使用进行切削或研磨等加工的加工器具等。此外，作为末端致动器30，只要使用与机器人1的作业内容等相应的器具即可，例如，还能使用具有把持对象物80的功能的手、针对对象物80进行涂覆的涂布器具、针对对象物80进行焊接的焊接器具等。另外，作为末端致动器30，也可以是进行螺钉紧固的螺钉紧固器具或进行嵌合的嵌合器具等。
作为这种本发明的机器人的一例的机器人1被后述的控制装置5控制。因此，能与移动速度无关地缩短直至完成适当地进行对对象物80的追随性优异的仿形动作的设定为止的时间。
以下，说明控制装置5。
〈控制装置〉
在本实施方式中，控制装置5例如能包括内置有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)的个人计算机(PC)等。如图1所示，该控制装置5经由配线60等与机器人1连接。此外，机器人1与控制装置5也可以通过无线通信连接。另外，在本实施方式中，控制装置5与机器人1独立设置，但也可以内置于机器人1。
如图2所示，控制装置5具备显示控制部51、输入控制部52、控制部53(处理部)以及存储部54。
显示控制部51连接到具备显示器等监视器(未图示)的显示装置41。该显示控制部51例如由图形控制器构成，且具有使显示装置41的监视器显示各种画面(例如操作用窗口等)的功能。
输入控制部52例如连接到鼠标或键盘等输入装置42，且具有受理来自输入装置42的输入的功能。
此外，输入装置42也可以与上述显示装置41一体地构成。在这种情况下，例如能使用触摸面板等。
控制部53由CPU等构成或者能通过由CPU执行各种程序来实现，且具有机器人控制部531(驱动控制部)、取得部532、速度系数设定部533以及变更部534。
机器人控制部531具有控制机器人1的各部的驱动的功能。例如，机器人控制部531具有对各驱动部130输出控制信号来控制各臂11～16的驱动的功能。另外，在本实施方式中，机器人控制部531对机器人1(机器人臂10)执行位置控制(包括速度控制)和力控制。
具体地，机器人控制部531进行使机器人1驱动以使末端致动器30的前端31沿着目标轨道移动的位置控制。更具体地，机器人控制部531控制各驱动部130的驱动，以使末端致动器30的位置和姿态成为目标轨道上的多个目标点的位置和姿态(目标位置和目标姿态)。另外，在本实施方式中，进行基于从各位置传感器131输出的位置检测信息的控制。另外，在本实施方式中，作为位置控制，例如进行CP控制。
此外，机器人控制部531具有设定(生成)目标轨道并设定(生成)末端致动器30的前端31的位置和姿态、或末端致动器30的沿着目标轨道的方向的移动速度(包括角速度)等的功能。
另外，机器人控制部531进行控制机器人1的力控制，以使末端致动器30用目标力按压(接触)对象物80。具体地，机器人控制部531控制各驱动部130的驱动，以使作用于末端致动器30的力(包括力矩)成为目标力(包括目标力矩)。
另外，机器人控制部531基于从力检测部20输出的力检测信息来控制各驱动部130的驱动。另外，在本实施方式中，机器人控制部531设定末端致动器30的前端31的阻抗(虚拟质量、虚拟粘性系数、虚拟弹性系数)作为力控制，并为了实现该阻抗，进行控制各驱动部130的阻抗控制。
在阻抗控制(力控制)中，例如对应每个x轴、y轴、z轴的各平移方向，以下的式(1)成立，对应每个x轴、y轴、z轴的各旋转方向，以下的式(2)成立。
[数式1]
[数式2]
TranslationalTCPSpeed(air)是用于完成非接触状态下的平移方向的目标力的速度。RotationalTCPSpeed(air)是用于完成非接触状态下的旋转方向的目标力(力矩)的角速度。TargetForce是目标力，Damper是虚拟粘性系数。此外，在接触的情况下，式(1)和式(2)也起作用。另外，虽然没有公式的记载，但是能利用目标力和虚拟质量系数来算出用于达到目标力的加速度和角加速度，能利用目标力和虚拟弹性系数来算出用于达到目标力的移位。
另外，机器人控制部531具有将与上述的位置控制有关的成分(控制量)和与力控制有关的成分(控制量)组合(合成)而生成使机器人1驱动的控制信号后将其输出的功能。
在将由上述机器人控制部531进行的力控制和位置控制组合后的控制(混合动力控制)中，例如对应每个x轴、y轴、z轴的各平移方向，以下的式(3)成立，对应每个x轴、y轴、z轴的各旋转方向，以下的式(4)成立。
[数式3]
[数式4]
SpeedS是基于位置控制的机器人1的速度，在本实施方式中，是末端致动器30沿着基于位置控制的对象物80的表面801的形状的方向移动的速度(以下也称为“移动速度”)。另外，SpeedR是基于位置控制的机器人1的角速度，在本实施方式中，是末端致动器30沿着基于位置控制的对象物80的表面801的形状的方向移动的角速度(以下也称为“移动角速度”)。此外，在本说明书中，还将上述移动速度和移动角速度统称为“移动速度”。另外，也能以式(1)或式(2)以及基于位置控制的机器人1的加速度或角加速度为基础算出基于混合动力控制的机器人1的加速度或角加速度。另外，也能以式(1)或式(2)以及基于位置控制的机器人1的移位为基础算出基于混合动力控制的机器人1的移位。
通过这种混合动力控制，机器人1能进行一边使末端致动器30与对象物80的表面801接触一边在沿着表面801的形状的方向上移动的仿形动作。
另外，图2所示的取得部532具有取得作为从力检测部20输出的检测结果的力检测信息(例如上述6种成分的信息)的功能。另外，取得部532具有取得作为从各位置传感器131输出的检测结果的位置检测信息(例如各驱动部130的旋转轴的旋转角度或角速度)的功能。
另外，图2所示的速度系数设定部533具有设定(变更)相对于移动速度(上述的末端致动器30的基于位置控制的速度和角速度)的速度系数[％]的功能。由此，能变更机器人1的移动速度。
速度系数[％]是指机器人1的相对于设定速度(包括设定角速度)的比率(比例)，在本实施方式中，是末端致动器30的相对于基于位置控制的设定速度(包括设定角速度)的比率(比例)。另外，在本实施方式中，速度系数能按照0％～1000％来设定。
在此，上述的设定速度是进行作业的预定的速度，作业者能任意地设定。并且，用速度系数来调整该设定速度，由此可得到作为实际上机器人1动作时的速度的移动速度。并且，机器人控制部531对各驱动部130进行位置控制，使得末端致动器30的前端31按照该移动速度移动。例如，若设定速度为10[mm/sec]，速度系数为50[％]，则作为实际上机器人1动作时的速度的移动速度成为5[mm/sec]。
此外，速度系数设定部533通过设定速度系数[％]，而按与上述的速度相同的比例设定(变更)机器人1的加速度(包括角速度)。其原因是，考虑机器人1的动作的加减速度的平衡。
另外，速度系数设定部533例如能一并变更目标轨道的整个区域的机器人1的移动速度，另外，能个别地变更目标轨道上的任意区间的机器人1的移动速度。
另外，图2所示的变更部534具有变更(设定)机器人1的虚拟粘性系数、虚拟质量系数的功能。在本实施方式中，变更部534具有设定、保持虚拟粘性系数的功能，并且具有根据由速度系数设定部533设定的速度系数来变更(再设定)力控制下的末端致动器30的前端31的虚拟粘性系数的设定的功能。更具体地，变更部534变更虚拟粘性系数，使其成为相对于速度系数成反比的关系。例如，在速度系数设定部533从第一速度系数向比第一速度系数大的第二速度系数变更了设定的情况下，变更部534根据该变更从第一虚拟粘性系数变更(再设定)为比第一虚拟粘性系数小的第三虚拟粘性系数。另外，例如在速度系数设定部533从第一速度系数向比第一速度系数小的第三速度系数变更了设定的情况下，变更部534根据该变更从第一虚拟粘性系数变更(再设定)为比第一虚拟粘性系数大的第二虚拟粘性系数。
另外，变更部534具有设定、保持虚拟质量系数的功能，并且具有根据由速度系数设定部533设定的速度系数来变更(再设定)力控制下的末端致动器30的前端31的虚拟质量系数的设定的功能。更具体地，变更部534变更虚拟质量系数，使其成为相对于速度系数成反比的关系。例如，在速度系数设定部533从第一速度系数向比第一速度系数大的第二速度系数变更了设定的情况下，变更部534根据该变更从第一虚拟质量系数变更(再设定)为比第一虚拟质量系数小的第三虚拟质量系数。另外，例如在速度系数设定部533从第一速度系数向比第一速度系数小的第三速度系数变更了设定的情况下，变更部534根据该变更从第一虚拟质量系数变更(再设定)为比第一虚拟质量系数大的第二虚拟质量系数。
另外，图2所示的存储部54具有存储控制部53用于进行各种处理的程序或数据等的功能。另外，在存储部54中，例如能存储目标轨道、从力检测部20输出的力检测信息或从各位置传感器131输出的位置检测信息(角度检测信息)等。
以上，说明了机器人系统100的构成。根据这种机器人系统100，具有如下特征：能与机器人1的移动速度无关地缩短直至完成适当地进行对对象物80的追随性优异的仿形动作的设定为止的时间。以下，说明该特征。
图3是用于说明图1所示的机器人的仿形动作的一例的图。图4是用于说明图1所示的机器人的仿形动作的概略图。图5是用于说明图1所示的机器人的仿形动作的概略图。此外，在图4和图5中，示意性地图示末端致动器30。
以下，如图3所示，以一边将末端致动器30按压到对象物80的表面801一边使末端致动器30沿着不定形状(有凹凸的形状)的表面801向箭头A方向移动的仿形动作为例进行说明。在此，末端致动器30的前端31的目标轨道设为沿着表面801的路径。目标轨道例如既可以是利用CAD数据等生成的路径，也可以是通过直接示教生成的路径等。另外，目标轨道由存储部54存储，示教用于末端致动器30的前端31沿着目标轨道移动的机器人1的各部的驱动。
另外，由基于机器人控制部531的上述的混合动力控制来执行末端致动器30的前端31沿着目标轨道的移动。具体地，通过位置控制来执行+X轴方向的移动，通过位置控制和力控制来执行向+Y轴方向的按压(移动)。即，如图4所示，通过位置控制来执行末端致动器30的前端31经由点T11、T12、T13、T14、T15、T16的动作，通过位置控制和力控制来执行末端致动器30的前端31按压如点T21、T22、T23、T24、T25、T26所示的对象物80的动作。
首先，设定速度是5mm/sec，且速度系数是100％(第一速度系数)，由此，移动速度设为5mm/sec(第一速度)。另外，力控制下的目标力是5N，虚拟粘性系数是1(第一虚拟粘性系数)，虚拟质量系数是1(第一虚拟质量系数)。在该条件下进行上述的仿形动作，末端致动器30的前端31的轨迹如目标轨道所示，另外，确认来自力检测部20的输出与目标力5N大致等同或者与目标力的差是允许范围内。
从该状态起将力控制下的目标力保持5N的原样并将移动速度从5mm/sec(第一速度)变更为10mm/sec(第二速度)，从而按更快的移动速度进行与上述同样的仿形动作。由此，缩短生产节拍时间。
具体地，速度系数设定部533将速度系数设定为比100％(第一速度系数)大的200％(第二速度系数)。由此，能将移动速度变更为10mm/sec(第二速度)。另外，变更部534根据该新的速度系数的设定(变更)值将虚拟粘性系数变更为比已经设定的1(第一虚拟粘性系数)小的0.5(第三虚拟粘性系数)，且将虚拟质量系数变更为比已经设定的1(第一虚拟质量系数)小的0.5(第三虚拟质量系数)。
这样，速度系数设定部533将速度系数变更为2倍，将移动速度变更为2倍。并且，变更部534根据该变更将虚拟粘性系数和虚拟质量系数分别设为1/2倍。即，在本实施方式中，随着由速度系数设定部533增大速度系数，变更部534分别减小虚拟粘性系数和虚拟质量系数，使得虚拟粘性系数和虚拟质量系数成为相对于速度系数(或移动速度)成反比的关系。由此，能增大用于达到力控制下的目标力的速度和加速度。因此，即使移动速度是10mm/sec，也能发挥与移动速度是5mm/sec的仿形动作同样的追随特性。
在此，用于达到基于上述力控制的目标力的速度在没有伴随由变更部534进行的变更的情况下，不追随移动速度的变更而变更。即，用于达到基于力控制的目标力的速度独立于基于位置控制的移动速度。因此，在不具有上述变更部534的情况下，例如如图5所示，即使加快箭头M1方向的移动速度，用于达到作为箭头M22、M23方向的按压力的目标力的速度也不会追随而变快，这些速度之间的平衡会破坏。其结果是，向对象物80的追随性降低。此外，关于加速度也是同样的。而在本实施方式中，如上所述，由变更部534根据速度系数的变化来变更虚拟粘性系数和虚拟质量系数，从而根据移动速度的变化来变更达到目标力的速度和加速度。因此，根据本实施方式，能减少基于移动控制的移动速度与用于达到基于力控制的目标力的速度之间的平衡的破坏，能使末端致动器30从点T22向点T23追随性良好地移动。其结果是，如上所述，在移动速度为10mm/sec的仿形动作中，也能发挥与移动速度为5mm/sec的仿形动作同样的追随特性。另外，根据本实施方式，能节省当调整实现与速度变更相伴的作业时的工时。
另外，在将力控制下的目标力保持5N的原样下从上述的移动速度为5mm/sec(第一速度)的状态变更为2.5mm/sec(第三速度)，由此也能按更慢的移动速度进行与上述同样的仿形动作。这种比较慢的移动速度下的仿形动作在希望进行仿形动作的确认等情况下是优选的。
具体地，速度系数设定部533将速度系数设定为比100％(第一速度系数)小的50％(第三速度系数)。由此，能将移动速度变更为2.5mm/sec(第三速度)。另外，变更部534根据该速度系数的设定(变更)将虚拟粘性系数变更为比1(第一虚拟粘性系数)大的2(第二虚拟粘性系数)，且将虚拟质量系数变更为比1(第一虚拟质量系数)大的2(第二虚拟质量系数)。
这样，速度系数设定部533将速度系数变更为1/2倍，将移动速度变更为1/2倍。并且，变更部534根据该变更将虚拟粘性系数和虚拟质量系数分别设为2倍。即，在本实施方式中，随着由速度系数设定部533减小速度系数，变更部534分别增大虚拟粘性系数和虚拟质量系数，使得虚拟粘性系数和虚拟质量系数成为相对于速度系数(或移动速度)成反比的关系。由此，能减小用于达到力控制下的目标力的速度和加速度。由此，即使移动速度是2.5mm/sec，也能发挥与移动速度为5mm/sec的仿形动作同样的追随特性。
另外，根据作业者的经由显示装置41所具有的画面的指示来执行由上述速度系数设定部533进行的速度系数的设定(变更)。
图6是表示在图2所示的显示装置中显示的进行速度系数的设定的窗口的图。
显示控制部51在显示装置41的监视器中显示包括图6所示的GUI(图形用户界面)的操作用窗口W410。窗口W410具有选择速度系数(速度比率)的值的选择列表411。作业者能使用输入装置42来操作选择列表411后选择速度系数的值，速度系数设定部533根据该选择的速度系数的值来设定速度系数。作业者通过这种窗口W410来选择速度系数，由此能容易地选择(设定)与作业内容等相应的移动速度。
另外，根据作业者的经由显示装置41所具有的画面的指示，来执行是否通过上述变更部534使力控制的虚拟粘性系数和虚拟质量系数追随速度系数的变更而变更。
图7是表示在图2所示的显示装置中显示的具有选择部的窗口的图。
显示控制部51在显示装置41的监视器中显示包括图7所示的GUI(图形用户界面)的操作用窗口W420。窗口W420具有作为选择是否执行虚拟粘性系数(力控制参数)和虚拟质量系数(力控制参数)的变更的选择部的复选框C421。在此，在窗口W420中显示的力控制参数表示虚拟粘性系数或虚拟质量系数。另外，速度要素(Speed Factor)表示在控制装置5中设定的机器人1全部动作的速度系数。另外，窗口W420具有：复选框C422，选择将执行变更的内容设为虚拟粘性系数和虚拟质量系数双方；以及复选框C423，选择将执行变更的内容仅设为虚拟粘性系数。在此，在窗口W420中显示的全部参数表示虚拟粘性系数、虚拟质量系数以及虚拟弹性系数。此外，窗口W420也可以具有选择将执行变更的内容仅设为虚拟质量系数的复选框。
例如，作业者使用输入装置42对复选框C421、C422进行勾选(进行操作)，由此，变更部534发挥根据速度系数的设定(变更)来执行虚拟粘性系数和虚拟质量系数的变更的功能。此外，当在复选框C422中进行勾选时，基于Speed Factor还变更虚拟弹性系数。另外，例如作业者使用输入装置42对复选框C421、C423进行勾选(进行操作)，由此，变更部534发挥根据速度系数的设定(变更)而执行仅变更虚拟粘性系数的功能。
这样，控制装置5具备显示控制部51，上述显示控制部51使窗口W420显示于作为“显示部”的显示装置41，上述窗口W420具有作为选择是否由变更部534执行虚拟粘性系数的变更的“选择部”的复选框C421。由此，作业者通过操作窗口W420的复选框C421等，能容易地设定是否根据速度系数的设定(变更)来变更虚拟粘性系数和虚拟质量系数的各个。
以上，关于缩短直至完成适当地进行机器人系统100的追随性优异的仿形动作的设定为止的时间的特征，进行了说明。
如以上说明，作为本发明的控制装置的一例的控制装置5对具有力检测部20的机器人1的驱动进行控制，上述控制装置5具有：机器人控制部531，基于来自力检测部20的输出对机器人1的驱动进行力控制；速度系数设定部533，设定机器人1的速度系数；以及变更部534，根据速度系数来变更力控制下的机器人1的虚拟粘性系数的设定。根据这种控制装置5，根据速度系数进行虚拟粘性系数的变更，因此例如能减少沿着对象物80的表面801的形状的方向(+X轴方向)移动的速度(移动速度)与用于达到作为向+Y轴方向的按压力的目标力的速度之间的平衡的破坏。由此，能与移动速度无关地缩短直至完成进行对对象物80的追随性优异的仿形动作的设定为止的时间。
另外，在速度系数设定部533将作为速度系数的第一速度系数(例如100％)向作为比第一速度系数大的速度系数的第二速度系数(例如200％)变更了设定的情况下，变更部534将作为虚拟粘性系数的第一虚拟粘性系数(例如1)变更为作为比第一虚拟粘性系数小的虚拟粘性系数的第三虚拟粘性系数(例如0.5)。另外，在速度系数设定部533将第一速度系数向作为比第一速度系数小的速度系数的第三速度系数(例如50％)变更了设定的情况下，变更部534将第一虚拟粘性系数变更为作为比第一虚拟粘性系数大的虚拟粘性系数的第二虚拟粘性系数(例如2)。由此，即使移动速度通过变更速度系数而变更，也能减少移动速度与用于达到目标力的速度之间的平衡的破坏。其结果是，在任何移动速度下，都能缩短直至完成进一步提高仿形动作的对对象物80的追随性的设定为止的时间。
特别是，如本实施方式所示，优选变更部534变更虚拟粘性系数，使其与速度系数成反比。由此，能与移动速度无关地缩短直至完成进一步提高仿形动作的对对象物80的追随性的设定为止的时间。
另外，变更部534能根据速度系数来变更力控制下的机器人1的虚拟质量系数的设定。由此，即使移动加速度通过速度系数的变更而变更，也能减少移动方加速度与用于达到目标力的加速度之间的平衡的破坏。其结果是，能缩短直至完成进一步提高仿形动作的对对象物80的追随性的设定为止的时间。
而且，在速度系数设定部533将第一速度系数(例如100％)向比第一速度系数大的第二速度系数(例如200％)变更了设定的情况下，变更部534将第一虚拟质量系数(例如1)变更为比第一虚拟质量系数小的第三虚拟质量系数(例如0.5)。另外，在速度系数设定部533将第一速度系数向比第一速度系数小的第三速度系数(例如50％)变更了设定的情况下，变更部534将第一虚拟质量系数变更为比第一虚拟质量系数大的第二虚拟质量系数(例如2)。特别是，如本实施方式所示，变更部534变更虚拟质量系数，使其相对于速度系数成反比。由此，能与移动加速度无关地缩短直至完成使仿形动作的对对象物80的追随性提高的设定为止的时间。
作为以上说明的本发明的机器人系统的一例的机器人系统100具备：控制装置5；以及机器人1，被控制装置5控制，且具有力检测部20。根据这种机器人系统100，能通过控制装置5与移动速度无关地缩短直至完成对机器人1适当地进行对对象物80的追随性优异的仿形动作的设定为止的时间。
另外，在上述的说明中，虽然以进行仿形动作的情况为例进行了说明，但是例如在进行作为一边使末端致动器30与对象物80接触一边触摸对象物80的希望的部位的动作的触摸动作的情况下，使用本实施方式的机器人系统100也是有效的。在该触摸动作中，例如末端致动器30对对象物80的按压导致的摩擦力(外力)是一定的，当接触时间变长时，摩擦力导致的末端致动器30所承受的冲量增加。因此，在实际的按压力和来自力检测部20的检测结果中产生大的差异。在进行这种触摸动作的情况下，能通过增大虚拟粘性系数而在高速时和低速时同等地显现摩擦力的影响。这样，在触摸动作中，也优选在本实施方式的控制装置5的控制下使机器人1驱动，便利性也大。
以上，基于图示的实施方式说明了本发明的控制装置、机器人以及机器人系统，但本发明不限于此，各部的构成能置换为具有相同功能的任意构成的装置。另外，在本发明中也可以附加其它任意的构成物。
另外，在上述的实施方式中，关于6轴垂直多关节机器人进行了说明，但本发明的机器人只要是被本发明的控制装置控制、具有可动部和力检测部的构成即可，不限于此，例如也能应用于水平多关节机器人。
另外，在上述的实施方式中，说明了力检测部设于机器人臂的前端部的例子，力检测部的设置部位可以是能检测施加于机器人的任意的部位的力或力矩的任意的部位。例如，力检测部可以设于第六臂的基端部(第五臂与第六臂之间)。